銅鎳合金與低碳鋼無針攪拌摩擦搭接焊研究

劉守法， 王晉鵬， 吳松林

(1.西京學院 機械工程學院， 西安 710123;2.西北工業大學 機電學院， 西安 710072)

銅鎳合金與低碳鋼無針攪拌摩擦搭接焊研究

劉守法1， 王晉鵬2， 吳松林1

(1.西京學院 機械工程學院， 西安 710123;2.西北工業大學 機電學院， 西安 710072)

利用無針攪拌頭，對C71000銅鎳合金和Q235低碳鋼進行了攪拌摩擦搭接焊。借助拉剪試驗、SEM和EDS，研究了搭接面低碳鋼側鍍鎳層厚度對接頭拉剪強度的影響機制。研究表明：鍍鎳層可阻止Fe元素在焊接過程中發生氧化，減少焊縫接合面上的微孔隙。焊接過程中的高溫以及高壓作用，使Fe和Cu原子擴散到鍍鎳層中，實現兩板料間無縫接合。增大接合面的低碳鋼側鍍鎳層厚度，有利于提高焊縫的拉剪強度，當銅鎳合金側和低碳鋼側鍍鎳層厚度分別達5μm和20μm時，接頭拉剪強度最大，約為295 MPa，為無鍍層接頭拉剪強度的2.76倍，接近銅鎳合金母材的剪斷強度。

無針攪拌頭；銅鎳合金；低碳鋼；搭接焊；拉剪強度

因銅鎳合金具有良好的耐腐蝕性，常在石油精煉、化學反應、化學品儲運、海水淡化等設備中用作耐腐蝕材料。而碳鋼具有較好的力學性能，常用作結構中的主要承力部件。結合這兩種材料的性能特點，在低碳鋼表面貼覆一層銅鎳合金，形成復合板，使其兼具銅鎳合金的耐腐性和鋼的力學性能。

復合板的制造方法很多，其中最常見的有輥軋接合法(roll bonding)和爆炸覆層法(explosive cladding)。但鋼與銅鎳合金的復合板制造非常困難，因為它們熔點高且易在接合面上易形成氧化膜。……